[发明专利]柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电方法，包括换流站处于启动充电准备状态；换流站启动充电进入不可控充电状态；换流站检测各桥臂的充电参数适时结束换流站的不可控充电状态；换流站启动带阻尼控制的主动充电策略并进入主动充电状态；换流站检测各个桥臂的充电参数并适时结束换流站的主动充电状态，从而完成换流站的启动充电。本发明通过补偿模块的计算和加入，实现了柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电过程的平滑、无冲击和无振荡，而且启动过程不需要其他换流站的配合，适用于孤岛换流站，而且启动过程安全可靠，对其他换流站无影响；此外，本发明方法简单可靠，易于工程实现。

技术领域

本发明具体涉及一种柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电技术(high voltage direct current，HVDC)采用的是具有自关断能力的绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为半导体功率开关器件。由于IGBT的全控性能，柔性直流换流站能够为无源网络提供交流电压支撑，特别适用于海上风电场接入。柔性直流换流站的正常运行需要有子模块电容作为支撑，子模块电容电压的建立则是换流站正常运行的前提。柔直换流站中供给半导体器件的驱动板和中控板等装置的低压直流电源取至于子模块电容电压，只有子模块电容建立了足够大的电压才能有效驱动半导体器件的开通或关断，因此柔直换流站的启动充电则是工程运行首要解决的问题。

在自励充电情况下，柔直换流站的启动充电方式与其所连接的交流网络性质有很大的关系，如果换流站连接的是有源电网，则该换流站既可以通过交流侧充电也可以通过直流侧充电；如果换流站连接的是无源网络，则该换流站只能通过直流侧进行充电。连接有源电网的换流站在使用交流侧充电的情况下，可以不影响正在投运的换流站，不需要其它换流站的配合也能完成充电过程，比较适用于任何端数的柔性直流输电系统。考虑到柔直换流站的启动充电过程不能影响其它已经投运的换流站且不能触发整个系统的任何保护动作，因此，通过直流侧充电的换流站比较适用于两端柔性直流输电系统，但是对于多端和直流电网来说需要采取一定的措施才能适用。

如图1所示为目前常用的柔直换流站的基于模块化多电平换流器及其启动装置配置结构的示意图：图中，断路器S_bre又名启动开关，其用于启动或者断开整个装置的电源信号；电阻R_st为启动电阻；开关S_st又名旁路开关，其用于对启动电阻R_st进行旁路作业，从而将启动电阻从充电电路中切除；图中的SM为子模块，在每一个桥臂上均包含有若干个串接的子模块。每一个子模块的电路原理图则如图2所示，其中，图中的A端和B端为子模块正极/负极端。

现有的柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电如下：采用额外的直流电压源，对单个子模块进行充电，当上电成功之后检测被充电的子模块电容电压是否达到额定值。虽然这种充电方法能够将每个子模块充电至额定值，但是操作过程较为复杂，并且充电时间较长，且需要额外的独立电源，经济性较差。另外MMC采用的是子模块级联结构，为平衡电容电压，一般采用排序算法对电容进行排序，如果子模块是被充电，则投入电容电压低的子模块，如果子模块是被放电，则投入电容电压高的子模块。

现有的柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电过程，往往启动时间相对较慢，不能更快投入运行输送电能，严重影响了换流站的经济和快速运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速、安全、可靠且无冲击和无振荡的对柔性直流输电系统孤岛换流站进行启动充电的柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电方法。

本发明提供的这种柔性直流输电系统孤岛换流站的启动充电方法，包括如下步骤：

S1.换流站处于启动充电准备状态；

S2.换流站启动充电，换流站进入不可控充电状态；